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ナノ材料・デバイス

一枚の撮影画像で被写体までの距離がわかる小型CMOSイメージセンサ・モジュール〜スマートフォンやタブレットに搭載可能な小型化を実現〜

2013年1月

概要

当社は、スマートフォンやタブレットなどの携帯機器にも搭載可能な、小型CMOSイメージセンサ・モジュールを開発しました。当社独自の光学構造と距離推定アルゴリズムにより、一枚の撮影画像で、カメラから被写体までの距離を推定できます。従って、後からフォーカス位置を変更する、被写体だけを切り出す、等の操作が可能です。動く被写体にも適用できます。一台の小型CMOSイメージセンサ・モジュールで3次元の動き検出が可能なので、ジェスチャー入力等にも応用できます。スマート家電やインフラ応用などへ、用途が広がります。

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従来技術

人間や周囲の状況をセンシングして認識するスマートなカメラは、今後、市場が拡大すると予測されています。当社は、従来の静止画像を利用した物体認識に加え、今後はより高度なジェスチャー入力、モーション検知といった動く被写体の認識機能が求められると考えています。認識精度の向上には、被写体の位置や大きさの情報取得が有効です。このため、カメラから被写体までの距離が分かる小型で低価格な距離画像センサ(注)が望まれると考えています。しかし、従来のアクティブ型測距方式は、センサに電力を消費する光源や光検出器が必要であり、測定精度を上げようにも光の干渉のためにセンサを複数台設置することができないという課題がありました。また、三角測量の原理で距離を推定するパッシブ型測距方式は、センサに光源や光検出器は必要ありませんが、必ず複数台のセンサを設置する必要がありました。

注:2次元映像に加えて空間の奥行情報が得られるセンサ。

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小型CMOSイメージセンサ・モジュール

今回、当社は、メインレンズとCMOSイメージセンサの間にマイクロレンズアレイを配置する複眼光学構造を採用しました。この構造を採用すると、CMOSイメージセンサ一つで、カメラから被写体までの距離を、そのカメラで撮影された一枚の画像から推定することができます。そして、マイクロレンズアレイの高精度実装技術と各マイクロレンズ像の光学補正処理により、携帯機器にも搭載可能な大きさ0.4cc(8mm×8mm×6mm)までCMOSイメージセンサ・モジュールを小型化しました。さらに、複眼光学構造は多数の三角形で測距できるため高精度ですが、対応点検出を個別に行うと処理量が膨大になるので、独自対応点検出アルゴリズムによる省処理化を実施し、動画対応も可能にしました。

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今後の展望

当社は、更なる距離推定精度の向上および処理の高速化に取り組み、今回開発したCMOSイメージセンサ・モジュールの2013年度の実用化に向けて研究開発を進めます。


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